(57)【要約】【課題】基板ａ２に搭載した電子・電気回路部品ａ１の側面に筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズを臨ませて配設しリード導体１，１を基板ａ２にはんだ付け、溶接等により固定する場合、リード導体固定箇所の残留応力を排除して良好な耐熱安定性や良好な温度ヒューズの動作性能を得る。【解決手段】温度ヒューズＢの筒状ケース４の長手方向中央における可溶合金片部分の中心がケース４の軸心から偏在した点に位置され、温度ヒューズＢの筒状ケース４の大半が基板ａ２の切欠き部Ｂまたは孔内の空間に受容され、両リード導体１，１が基板ａ２の表面に固定されている。【選択図】図１−１
2005353293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリード導体の間に可溶合金片が一直線状に接続され、該可溶合金片にフラックス層が設けられ、該フラックス付き可溶合金片が筒状ケースで覆われ、ケース各端と各リード導体との間に封止部が設けられた温度ヒューズが基板上に搭載された過熱被保護対象物の表面に臨んで配設されてなる温度ヒューズの付設構造において、温度ヒューズの筒状ケースの長手方向中央における可溶合金片部分の中心がケース軸心から偏在した点に位置され、温度ヒューズの筒状ケースの大半乃至は一部が基板の切り欠き部または孔内の空間に受容され、両リード導体が基板表面に固定されていることを特徴とする温度ヒューズ付設構造。
【請求項２】
温度ヒューズの可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角が３°以下とされていることを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ付設構造。
【請求項３】
温度ヒューズの可溶合金片の偏在により可溶合金片との距離が短くされた側の筒状ケース側面が過熱被保護対象物の表面に近づけられていることを特徴とする請求項１または２記載の温度ヒューズ付設構造。
【請求項４】
請求項１〜３何れか記載の温度ヒューズ付設構造に使用される温度ヒューズであり、一対のリード導体の間に可溶合金片が一直線状に接続され、該可溶合金片にフラックス層が設けられ、該フラックス付き可溶合金片が筒状ケースで覆われ、ケース各端と各リード導体との間に封止部が設けられ、筒状ケースの長手方向中央における可溶合金片部分の中心がケース軸心から偏在した点に位置され、可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角が３°以下とされていることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項５】
可溶合金片の組成が（Ａ）Ｉｎ４９〜５１％−Ｓｎ４５〜４７％−Ｂｉ２〜６％、Ｉｎ０．５〜１０％−Ｓｎ３３〜４３％−Ｂｉ４７〜６６．５％、Ｉｎ４６〜５０％−Ｓｎ４３〜４５％−Ｂｉ７〜９％、Ｉｎ５５〜７２．５％−Ｓｎ２．５〜１０％−Ｂｉ２５〜３５％、Ｉｎ３７〜４３％−Ｓｎ１０〜１８％−Ｂｉ３９〜５３％、Ｉｎ４８〜６０％−Ｓｎ１０〜２５％−Ｂｉ１５〜４２％、Ｉｎ５０〜５５％−Ｓｎ２５〜４０％−Ｂｉ５〜２５％、Ｉｎ０．５−１０％−Ｓｎ４３超〜７０％−Ｂｉ２０〜５６．５％、Ｉｎ１８〜４８％未満−Ｓｎ４６超〜７０％−Ｂｉ１〜１２％、Ｉｎ２０〜５０％未満−Ｓｎ２５超〜６０％−Ｂｉ１２超〜３３％、Ｉｎ５５超〜７４％−Ｓｎ２５超〜４４％−Ｂｉ１〜２０未満％、Ｉｎ１５〜３７％−Ｓｎ５〜２８％−Ｂｉ３５〜８０％、Ｉｎ４５〜５５％−Ｂｉ４５〜５５％の何れか、または何れかの合金組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｂ）Ｓｂ０．３〜９％−Ｓｎ３２〜５８．７％−Ｂｉ４１〜５９％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｃ）Ｉｎ５２〜８５％−Ｓｎ１５〜４８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂの少なくとも１種を０．１〜７重量部添加した組成、（Ｄ）Ｓｎ４２〜５０％−Ｂｉ５０〜５８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成の何れかであることを特徴とする請求項４記載の温度ヒューズ。
【請求項６】
可溶合金片とリード導体との接続部に臨む可溶合金片の外周にこぶが形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の温度ヒューズ。
【請求項７】
可溶合金片に臨むリード導体端に鍔が設けられていることを特徴とする請求項４〜６何れか記載の温度ヒューズ。
【請求項８】
温度ヒューズに関する同一項目を有する表示がケース外面にケース周方向に複数組付されていることを特徴とする請求項４〜７何れか記載の温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアキシャル型の筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズを電子・電気回路部品に付設した温度ヒューズ付設構造及び温度ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子・電気回路部品を熱的に保護するためのサーモプロテクタとして合金型温度ヒューズが汎用されている。
この合金型温度ヒューズは、リード導体間に可溶合金片を接合し、この可溶合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布可溶合金片をケース等の絶縁包囲体やエポキシ樹脂等の封止材で封止した構成である。
この合金型温度ヒューズによる電子・電気機器の保護においては、合金型温度ヒューズを機器に熱的に接触して取付け、機器異常時の過電流に基づく発生熱で合金型温度ヒューズを加熱させ、この加熱で当該合金型温度ヒューズの可溶合金片を溶融させ、この溶融合金を活性化された加熱溶融フラックスとの共存のもとでリード導体や電極に濡れ拡げさせて分断させ、この分断による通電遮断に基づく温度降下に伴う分断合金の凝固で通電カットオフを完結させている。
【０００３】
この合金型温度ヒューズとして、図７に示すように、可溶合金片２’の両端に直線リード導体１’，１’を接合し、該可溶合金片２’にフラックス３’を塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に筒状ケース４’を挿通し、ケース各端とリード導体との間を封止材５’で封止したアキシャル型の筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズが多用されている。
【０００４】
このアキシャル型の筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズを、図８に示すように、基板上に搭載した電子・電気回路部品の側面に臨んで基板上に取付け、該回路部品が異常発熱すると当該温度ヒューズの動作により回路の通電を遮断させることが知られている。
【０００５】
図８において、Ａ’は基板に搭載された電子回路部品、例えば電界効果トランジスタ、Ｂ’は筒状ケースタイプの合金型温度ヒューズであり、ケース４’の側面を電子回路部品Ａ’に接触させ、リード導体１’，１’を基板ａ2’の導体ランドにはんだ付けしてある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図８において、リード導体の基板へのはんだ付けにより、リード導体の封止部に曲げ反力が作用すると共にはんだ付け箇所に剥離力が作用する。
すなわち、図９の（イ）に示すように一方のリード導体を基板にはんだ付けしたのち、他方のリード導体端に力ｆを作用させることにより図９の（ロ）に示すようにケースを基板ａ2'に線接触させるには、点ａを撓み角βで撓ませる必要があり、この撓み角βでの撓みに必要とされる曲げモーメントｍは、リード導体の長さをＬ、ケースの長さをＬ’、リード導体の曲げ剛性をＥＩとすれば、ｍ＝βＥＩ／Ｌで与えられ、この曲げモーメントを得るのに必要なリード導体端ｅでの力ｆは、
【０００７】
ｆ＝βＥＩ／〔Ｌ（Ｌ＋Ｌ’）〕
【０００８】
で与えられる。β≒Ｈ／Ｌであるから、
【０００９】
ｆ≒ＥＩ・Ｈ／〔Ｌ２（Ｌ＋Ｌ’）〕
【００１０】
〔式１〕  ｍ＝ＨＥＩ／Ｌ２
【００１１】
が成立する。
前記の力ｆによる点ｂの撓み量ΔＨはｆＬ３／（３ＥＩ）で与えられ、ΔＨ＝ＨＬ／〔３（（Ｌ＋Ｌ’）〕である。
更に、他方のリード導体端ｅをＨ−ΔＨ＝（Ｌ＋Ｌ’）／〔３（Ｌ＋Ｌ’）〕だけ撓ませて図９の（ハ）に示すようにリード導体端ｅを基板ａ2'に接触させるのに必要な力ｆ’は、
【００１２】
ｆ’＝Ｈ・ＥＩ（２Ｌ＋３Ｌ’）／〔Ｌ３（Ｌ＋Ｌ’）〕
【００１３】
で与えられ、リード導体端ｅでの総合力Ｆ（ｆ＋ｆ’）は
【００１４】
〔式２〕  Ｆ≒Ｈ・ＥＩ／Ｌ３
【００１５】
で与えられる。
而るに、図７に示す従来の温度ヒューズでは、筒状ケースの軸心にリード導体の軸心が一致されており、Ｈが大であり、前記のｆが大きくはんだ付けが難しく、また、剥離力ｆが大きく、封止部に作用する曲げ反力が大であって大きな応力が残留した状態となり、耐熱安定性にも問題がある。
【００１６】
前記筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズの製造においては、封止材が硬化するまでの間に、リード導体及び可溶合金片がケース軸心に対してずれることがあり、このずれの程度によっては製品が不良品とされている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等を参照）。
【特許文献１】実開昭５９−１４９３５５号公報
【特許文献２】特開平１−９５４３１号公報
【特許文献３】実開昭５８−１９２４３５号公報
【特許文献４】特開平３−９８２３１号公報
【００１７】
不良品とされる理由は、動作時に可溶合金片が溶融されると、溶融合金がケース内面に接触し、ケース内面と溶融合金との界面張力、ケース内面の表面張力が溶融合金のリード導体への濡れ拡がりに抵抗して温度ヒューズの動作性能が顕著に低下されるためであるとされている。
【００１８】
特許文献１に図示された不良品は、可溶合金片及びリード導体が筒状ケース内の低所側にずれた例であり、前記した式２におけるＨを小さくでき、前記残留応力の低減等には有利である。
しかしながら、あくまでも消極的に製造されたものであり、リード導体及び可溶合金片のケース軸心に対する振れ角が規制されておらず、前記電子・電気回路部品の本体部側面に近づけて配設しようとしても、水平面内でのリード導体の振れ角のために所望の向きに配設し難い。
【００１９】
近来、合金型温度ヒューズに要求される条件として、環境保全意識の高揚から生体に有害な物質の使用を禁止しようとする動きが活発化しており、その可溶合金片としてＳｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ等を主要成分とするＰｂフリー、Ｃｄフリーの合金を使用することが検討されている。
本出願人においては、温度ヒューズの可溶合金片のＰｂフリー、Ｃｄフリー化のために、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｂ−Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ｓｎ系に属する特定組成の合金をその可溶合金片として使用することを既に提案済みである。
本発明者の鋭意検討結果によれば、Ｂｉ含有量の多い合金組成やＩｎ含有量の多い合金組成の可溶合金片を用いた温度ヒューズでは、リード導体のはんだ付け固定時の前記式１で示した曲げモーメントｍにより、可溶合金片とリード導体との接合界面が剥離されたり、可溶合金片が変形されたりして温度ヒューズが満足に動作されないことがある。
これは、ケース端の封止部を構成する硬化性樹脂体の剛性がリード導体や筒状ケースの剛性に較べて低く、リード導体に加えられる前記の曲げモーメントｍの可溶合金片への伝達を完全に阻止し得ず、可溶合金片の材質が脆弱であったり、過度に延性に富んでいたり、またはリード導体と可溶合金片との接合界面の接合強度が低すぎて可溶合金片や接合界面が損傷される結果であると推測される。
【００２０】
特許文献１に図示された不良品では、前記の曲げモーメントｍを低減でき、前記した可溶合金片や接合界面の損傷防止に有利であるが、前記したように、消極的に製造されたものであり、前記電子・電気回路部品の側面に近づけて配設しようとしても、水平面内でのリード導体の振れ角のために所望の向きに配設し難い等、工業的資質を欠如しており使用に供し難い。
【００２１】
本発明の目的は、基板に搭載した電子・電気回路部品の側面に筒状ケースタイプ合金型温度ヒューズを臨ませて配設した状態でリード導体を基板にはんだ付け、溶接等により固定する場合、リード導体固定箇所の残留応力を排除して良好な耐熱安定性や良好な温度ヒューズの動作性能を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１に係る温度ヒューズ付設構造は、一対のリード導体の間に可溶合金片が一直線状に接続され、該可溶合金片にフラックス層が設けられ、該フラックス付き可溶合金片が筒状ケースで覆われ、ケース各端と各リード導体との間に封止部が設けられた温度ヒューズが基板上に搭載された過熱被保護対象物の表面に臨んで配設されてなる温度ヒューズの付設構造において、温度ヒューズの筒状ケースの長手方向中央における可溶合金片部分の中心がケース軸心から偏在した点に位置され、温度ヒューズの筒状ケースの大半乃至は一部が基板の切り欠き部または孔内の空間に受容され、両リード導体が基板表面に固定されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に係る温度ヒューズ付設構造は、請求項１の温度ヒューズ付設構造において、温度ヒューズの可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角が３°以下とされていることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係る温度ヒューズ付設構造は、請求項１または２の温度ヒューズ付設構造において、温度ヒューズの可溶合金片の偏在により可溶合金片との距離が短くされた側の筒状ケース側面が過熱被保護対象物の表面に近づけられていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に係る温度ヒューズは、請求項１〜３何れかの温度ヒューズ付設構造にに使用される温度ヒューズであり、一対のリード導体の間に可溶合金片が一直線状に接続され、該可溶合金片にフラックス層が設けられ、該フラックス付き可溶合金片が筒状ケースで覆われ、ケース各端と各リード導体との間に封止部が設けられ、筒状ケースの長手方向中央における可溶合金片部分の中心がケース軸心から偏在した点に位置され、可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角が３°以下とされていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に係る温度ヒューズは、請求項４の温度ヒューズにおいて、可溶合金片の組成が（Ａ）Ｉｎ４９〜５１％−Ｓｎ４５〜４７％−Ｂｉ２〜６％、Ｉｎ０．５〜１０％−Ｓｎ３３〜４３％−Ｂｉ４７〜６６．５％、Ｉｎ４６〜５０％−Ｓｎ４３〜４５％−Ｂｉ７〜９％、Ｉｎ５５〜７２．５％−Ｓｎ２．５〜１０％−Ｂｉ２５〜３５％、Ｉｎ３７〜４３％−Ｓｎ１０〜１８％−Ｂｉ３９〜５３％、Ｉｎ４８〜６０％−Ｓｎ１０〜２５％−Ｂｉ１５〜４２％、Ｉｎ５０〜５５％−Ｓｎ２５〜４０％−Ｂｉ５〜２５％、Ｉｎ０．５−１０％−Ｓｎ４３超〜７０％−Ｂｉ２０〜５６．５％、Ｉｎ１８〜４８％未満−Ｓｎ４６超〜７０％−Ｂｉ１〜１２％、Ｉｎ２０〜５０％未満−Ｓｎ２５超〜６０％−Ｂｉ１２超〜３３％、Ｉｎ５５超〜７４％−Ｓｎ２５超〜４４％−Ｂｉ１〜２０未満％、Ｉｎ１５〜３７％−Ｓｎ５〜２８％−Ｂｉ３５〜８０％、Ｉｎ４５〜５５％−Ｂｉ４５〜５５％の何れか、または何れかの合金組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｂ）Ｓｂ０．３〜９％−Ｓｎ３２〜５８．７％−Ｂｉ４１〜５９％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｃ）Ｉｎ５２〜８５％−Ｓｎ１５〜４８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂの少なくとも１種を０．１〜７重量部添加した組成、（Ｄ）Ｓｎ４２〜５０％−Ｂｉ５０〜５８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成の何れかであることを特徴とする。
【００２７】
請求項６に係る温度ヒューズは、請求項４または５の温度ヒューズにおいて、可溶合金片とリード導体との接続部に臨む可溶合金片の外周にこぶが形成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に係る温度ヒューズは、請求項４〜６の何れかの温度ヒューズにおいて、可溶合金片に臨むリード導体端に鍔が設けられていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８に係る温度ヒューズは、請求項４〜７の何れかの温度ヒューズにおいて、温度ヒューズに関する同一項目を有する表示がケース外面にケース周方向に複数組付されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
（ａ）温度ヒューズの筒状ケースを基板の切欠き部または孔内の空間に落とし込み、両リード導体を基板表面に係止した状態でリード導体を基板表面に固定することが可能であり、前記間隙Ｈを零にでき、リード導体の曲げ剛性に基づきリード導体端の固定箇所に作用する剥離力を排除できて固定安定性を向上できる。
基板への実装作業上、温度ヒューズの筒状ケース外面の底が基板の裏面と同一レベルとされる場合でも、基板の厚み分だけリード導体と固定面との間隔を小さくできるから、前記間隙Ｈを充分に小さくでき、リード導体の曲げ剛性に基づきリード導体端の固定箇所に作用する剥離力を軽減できて固定安定性を充分に向上できる。
また、リード導体の固定時の曲げモーメントｍを零にできるか軽減でき、この曲げモーメントがケース内に伝達されても、可溶合金片とリード導体との接合界面が剥離されたり、可溶合金片が変形されたりすることによる温度ヒューズの動作不良をよく排除できる。
（ｂ）可溶合金片の中心のケース軸心に対する偏在のために可溶合金片との距離が短くされた側のケース側面を、前記（ａ）の効果を充分に得ることのできる範囲内で電子・電気回路部品の側面に近づけることにより、回路部品本体部と可溶合金片との距離を可及的に短くし得て温度ヒューズの感温性を向上できる。
（ｃ）更に、可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角を３°以下にしてリード導体の方向とケース軸心方向とのずれを充分に小さくしているから、ケース側面と電子・電気回路部品側面との隙間を充分に小さくして良好な熱的接触を得ることができ温度ヒューズの感温性をより一層に向上できる。
従って、リード導体を固定する際の作業性や残留応力を軽減しての良好な耐熱安定性や良好な安定した感温性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１−１の（イ）は本発明に係る温度ヒューズ付設構造の一実施例を示す正面図、図１−１の（ロ）は同じく上面図、図１−１の（ハ）は同じく左側面図、図１−１の（ニ）は同じく右側面図、図１−１の（ホ）は図の（イ）におけるホ−ホ断面図である。更に、図１−２の（イ）は図１−１の（イ）の左側部分の拡大図、図１−２の（ロ）は図１−１の（ロ）の左側部分の拡大図である。更に、図１−３は図１−１の（ホ）の右側部分の拡大図である。
図１−１において、ａ１は電子・電気回路部品、例えば電界効果トランジスタ、ａ２は基板である。Ａは電子・電気回路部品の側面に臨んで基板に設けられた切欠き部である。電子・電気回路部品の側面前方の基板部分が広い場合は切欠き部に代えて孔が設けられる。この孔は有底孔（窪み）とすることもできる。Ｂは合金型温度ヒューズを示し、一対のリード導体１，１の間に可溶合金片２が一直線状に接続され、該可溶合金片にフラックス層３が設けられ、該フラックス付き可溶合金片が筒状ケース４で覆われ、ケース各端と各リード導体との間に封止部５が設けられている。この温度ヒューズＢのケース４が切欠き部Ａまたは孔の空間内に受容され、ケース４の側面が電子・電気回路部品ａ１の側面に近づけられ、両リード導体１，１の外端が基板ａ２表面の導体ランドにはんだ付けまたは溶接されている。この温度ヒューズのケース側面と電子・電気回路部品の側面とは直接接触またはシリコンボンド等の良熱伝導性のパテ材を介して間接接触されている（以下、この間接接触を含めて接触ということがある）。
図１−１の（ホ）に示すように、可溶合金片２の中心が筒状ケース４内の長手方向中央で、ケース４の軸心から偏在した点に位置され、可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体と前記ケース軸心とのなす角θが３°以下とされている。
図１−２の（ロ）に示すように、ｘ−ｙ−ｚ軸座標の水平面ｘ−ｙ軸座標での可溶合金片及びリード導体ととケース軸心とのなす角をα、図１−２の（イ）に示すように、垂直面ｘ−ｚ軸座標での可溶合金片及びリード導体とケース軸心とのなす角をξとすれば、
tan２θ＝tan２α＋tan２ξ
の関係がある。
【００３２】
前記のα及びξが０、従ってθが０のものが基準品とされる。
この基準品のもとで、図１−３に示すように、可溶合金片２の中心が筒状ケース４内の長手方向中央で、ケース軸心から偏在した点に位置されており、ケース軸心から偏在点までの距離をｙ、ケース外周の半径をＲ、リード導体半径をｒとし、ケース外面の底が基板裏面に実装作業上等の面から同一レベルに保持されるとすると、可溶合金片の中心と電子・電気回路部品に臨むケース側面との距離Ｗは、
Ｗ＝Ｒ−ｙcosν
で与えられ、間隔ΔＷが極めて小さいから、距離Ｗは可溶合金片の中心と電子・電気回路部品との距離に実質的に一致する。
また、基板ａ２の厚みをＴとすると、リード導体を基板表面にはんだ付け等により固定する際のリード導体の撓み量Ｈは
Ｈ＝ｙsinν＋Ｒ−Ｔ−ｒ
で与えられ、ケース外面の底が基板裏面に同一レベルに保持されることの制約がない場合、或いは、基板の厚みＴがケース外径に対し相対的に大きくされている場合は、温度ヒーズを切欠き部や孔の空間内に配しその重量を両リード導体を基板表面に係止して支持することによりＨを０にできる。
従って、Ｗ及びＨを共に小さくするように、νを０°〜９０°の範囲で設定することにより、前記式２で示した反力Ｆの低応力をよく担保でき、しかも可溶合金片と電子・電気回路部品との間の距離を充分に短くして温度ヒューズの安定した良好な感温性を得ることができる。
【００３３】
前記の図１−２の（ロ）に示すように、ケースと電子・電気回路部品との接触界面に、前記ｘ−ｙ−ｚ軸座標の水平面ｘ−ｙ軸座標での可溶合金片と一対のリード導体との一直線接続体とケース軸心とのなす角αの接触角が発生するが、この接触角を３°以下にできるから、接触界面での隙間を充分に小さくでき、この隙間をシリコンボンド等で容易に充填でき、前記の高感温性を充分に確保できる。
【００３４】
前記温度ヒューズ付設構造においては、温度ヒューズの可溶合金片がケース内面に接近されているから、温度ヒューズの動作時、溶融合金がその表面張力によりリード導体に濡れ拡がって分断される際、溶融合金がケース内面に接触し、溶融合金とケース内面との間の界面張力、ケース内面の表面張力が前記濡れ拡がりを阻害する方向に作用するが、可溶合金片に表面張力の小さい組成を使用すること、フラックスに活性剤を添加すること、リード導体端部の表面張力を小さくすること、リード導体端部の表面積を大きくすること等によって溶融合金のリード導体への濡れ拡がりを確保することにより、充分に迅速な分断性能を得ることができる。
【００３５】
かかる可溶合金組成としては、（Ａ）Ｉｎ４９〜５１％−Ｓｎ４５〜４７％−Ｂｉ２〜６％、Ｉｎ０．５〜１０％−Ｓｎ３３〜４３％−Ｂｉ４７〜６６．５％、Ｉｎ４６〜５０％−Ｓｎ４３〜４５％−Ｂｉ７〜９％、Ｉｎ５５〜７２．５％−Ｓｎ２．５〜１０％−Ｂｉ２５〜３５％、Ｉｎ３７〜４３％−Ｓｎ１０〜１８％−Ｂｉ３９〜５３％、Ｉｎ４８〜６０％−Ｓｎ１０〜２５％−Ｂｉ１５〜４２％、Ｉｎ５０〜５５％−Ｓｎ２５〜４０％−Ｂｉ５〜２５％、Ｉｎ０．５−１０％−Ｓｎ４３超〜７０％−Ｂｉ２０〜５６．５％、Ｉｎ１８〜４８％未満−Ｓｎ４６超〜７０％−Ｂｉ１〜１２％、Ｉｎ２０〜５０％未満−Ｓｎ２５超〜６０％−Ｂｉ１２超〜３３％、Ｉｎ５５超〜７４％−Ｓｎ２５超〜４４％−Ｂｉ１〜２０未満％、Ｉｎ１５〜３７％−Ｓｎ５〜２８％−Ｂｉ３５〜８０％、Ｉｎ４５〜５５％−Ｂｉ４５〜５５％の何れか、または何れかの合金組成１００重量部に比抵抗値の低減や機械的強度の向上のためにＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｂ）Ｓｂ０．３〜９％−Ｓｎ３２〜５８．７％−Ｂｉ４１〜５９％の組成またはこの組成１００重量部に比抵抗値の低減や機械的強度の向上のためにＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｃ）Ｉｎ５２〜８５％−Ｓｎ１５〜４８％の組成またはこの組成１００重量部に比抵抗値の低減や機械的強度の向上のためにＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂの少なくとも１種を０．１〜７重量部添加した組成、（Ｄ）Ｓｎ４２〜５０％−Ｂｉ５０〜５８％の組成またはこの組成１００重量部に比抵抗値の低減や機械的強度の向上のためにＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成等を列挙でき、温度ヒューズの公称動作温度に応じて選択される。
【００３６】
本発明に係る温度ヒューズ付設構造によれば、前記式１で示した曲げモーメントｍを零にできるか極めて小さくでき、その曲げモーメントがケース内に伝達して可溶合金片や可溶合金片とリード導体との接合界面に作用しても、その影響をよく排除でき、脆弱な合金組成、または過度に軟らかい合金組成、或いは接合強度の低い合金組成の可溶合金片でも充分安全に使用することが可能になる。
従って、本発明は可溶合金片の組成が前記の（Ａ）中、Ｉｎ０．５〜１０％−Ｓｎ３３〜４３％−Ｂｉ４７〜６６．５％、Ｉｎ３７〜４３％−Ｓｎ１０〜１８％−Ｂｉ３９〜５３％、Ｉｎ０．５−１０％−Ｓｎ４３超〜７０％−Ｂｉ２０〜５６．５％、Ｉｎ１５〜３７％−Ｓｎ５〜２８％−Ｂｉ３５〜８０％、Ｉｎ４５〜５５％−Ｂｉ４５〜５５％の何れか、または何れかの合金組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、前記の（Ｂ）、Ｓｂ０．３〜９％−Ｓｎ３２〜５８．７％−Ｂｉ４１〜５９％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成、（Ｃ）Ｉｎ５２〜８５％−Ｓｎ１５〜４８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂの少なくとも１種を０．１〜７重量部添加した組成、（Ｄ）Ｓｎ４２〜５０％−Ｂｉ５０〜５８％の組成またはこの組成１００重量部にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅの少なくとも１種を０．０１〜７重量部添加した組成の場合に特に有用である。
【００３７】
上記フラックスの活性剤としては、アジピン酸等の有機酸を挙げることができる。
【００３８】
リード導体端部の表面張力を小さくするには、リード導体表面にＳｎ等の表面張力の小さな金属をめっきすることができ、この場合、図２の（イ）に示すように、めっきリード導体端部１０を可溶合金で覆うようにリード導体端部１０を可溶合金片端２０に食い込ませて可溶合金片端部２０にこぶ２１を形成させることが望ましい。
リード導体端部の表面積を広くするには、図２の（ロ）に示すようにリード導体端部２０に鍔２２を設けることができる。
【００３９】
前記のように、可溶合金片との距離が短くされた側のケース側面を電子・電気回路部品の側面に近づけるには、ケースを周方向に回転させて位置決めする必要があり、かかる位置決めのもとでも、ケース外面の印刷表示項目（登録商標、製品タイプＮｏ、デートコード、公称動作温度、定格電流・定格電圧等）を容易に読取り得るように、図３に示すように、温度ヒューズに関する同一項目を有する表示をケース外面にケース周方向に複数組印刷することが好ましい。
【００４０】
前記可溶合金片中心のケース軸心からの偏在距離を大きくするほど、可溶合金片の中心と電子・電気回路部品に臨むケース側面との距離Ｗを小さくでき、それだけ前記した感温性を向上できる。従って、距離Ｗを小とするために、可溶合金片中心のケース軸心からの偏在に基づくリード導体とケース内面との接近間隔をケース内径の０．２０倍以下とすることが好ましい。
【００４１】
前記筒状ケースには、円筒ケースの外、図４の（イ）に示すような外郭が方形で内郭が円形のケース、図４の（ロ）に示すような断面方形のケースを用いることができ、材質としては、セラミックスの外、ガラス、繊維強化樹脂等の使用も可能である。
図４に示す外郭方形のケースでは、電子・電気回路部品本体部との接触を面接触にでき、接触状態をより安定にできるから、より高い感温性が期待できる。
【００４２】
前記温度ヒューズ付設構造のリード導体のケース端からの長さは配線スペース上ケース長さの０．５〜２．５倍とされる。ただし、付設前のリード導体の長さは、前記０．５〜２．５倍に限定されない。０．５〜１４倍の適宜の長さとされる。
前記温度ヒューズのケース端部における各リード導体への封止材の塗布長さは、ケース内径または内郭高さの１．０５〜４倍とされる。ケースの長さは、可溶合金片の長さよりも２〜９ｍｍ長くし、ケース内に食い込む封止材と可溶合金片との接触防止を図っている。
前記リード導体の外径は、ケース内径または内郭高さの０．５倍以下とされる。
【００４３】
本発明に係る温度ヒューズを製造するには、一対のリード導体の間に可溶合金片を一直線状に接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス付き可溶合金片上に筒状ケースを挿通し、フラックスがまだ軟化状態にある間に外力を加えて可溶合金片をケース軸心に対し偏在させ、フラックスの固化後、筒状ケース各端と各リード導体との間をエポキシ樹脂等の硬化性樹脂で封止すること、または一対のリード導体の間に可溶合金片を一直線状に接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス付き可溶合金片上に筒状ケースを挿通し、フラックスの固化まえに筒状ケース各端と各リード導体との間にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を塗布し、硬化性樹脂及びフラックスの硬化乃至は固化の終了まえにリード導体または筒状ケースに外力を加えて可溶合金片をケース軸心に対し偏在させ、而るのち、フラックスの固化及び硬化性樹脂の硬化を完了させることができる。
前記一対のリード導体の間への可溶合金片の接続は、リード導体端部をヒートプレート、通電過熱、レーザ照射等で加熱しつつリード導体を可溶合金片端に押圧することにより行なうことができる。
前記フラックスには、溶剤タイプまたは加熱溶融・冷却固化タイプを用いることができる。かかるフラックスでは、溶剤の気化が終了するまで、または冷却が完結されるまでは、フラックスが可塑性を呈し、リード導体を介して可溶合金片に外力を加えることにより、または筒状ケースに外力を加えることにより、可溶合金片をケース軸心に対し偏在させることができる。このフラックスの固化後に、筒状ケース各端と各リード導体との間の封止材による固定を行ない、これにて本発明に係る温度ヒューズの製造方法を終了する。
【００４４】
別の製造例として、一方のリード導体、特に鍔付きリード導体の鍔に可溶合金片の一端を接合し、この可溶合金片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布可溶合金片を筒状ケース内にケース一端から挿入し、次いで筒状ケースの他端から他方の鍔付きリード導体をその鍔を予熱したうえで挿入してその鍔を可溶合金片他端に接合し（予熱で溶接する）、フラックスがまだ軟化状態にある間に外力を加えて可溶合金片をケース軸心に対し偏在させ、而るのち、筒状ケース各端と各リード導体との間をエポキシ樹脂等の硬化性樹脂で封止すること、またはフラックスの固化まえに筒状ケース各端と各リード導体との間にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を塗布し、リード導体または筒状ケースに外力を加えて可溶合金片をケース軸心に対し偏在させ、而るのち、フラックスの固化及び硬化性樹脂の硬化を完了させることもできる。
【００４５】
本発明に係る温度ヒューズ付設構造は、配線基板に搭載された発熱性の高い電子回路部品、例えばＦＥＴを含むパワートランジスタ、抵抗部品等の熱的保護に使用でき、特に電池パックの保護回路におけるＦＥＴの保護に有用である。
図５はその電池パックの保護回路板の一例を示し、Ｓ１は放電制御スイッチ用のＦＥＴ、Ｓ２は充電制御スイッチ用のＦＥＴであり、寄生ダイオードを有している。Ｂは温度ヒューズであり、両ＦＥＴに跨って取付けられている。Ｅ，…は二次電池、Ｇは保護回路用ＩＣであり、電池が過充電状態のときには充電制御スイッチ用ＦＥＴをオフにし、放電に対しては充電制御スイッチ用ＦＥＴの寄生ダイオードと放電制御スイッチ用ＦＥＴのオンにより回路を導通状態とし、過放電状態のときには放電制御スイッチ用ＦＥＴをオフにし、充電方向に対しては放電制御スイッチ用ＦＥＴの寄生ダイオードと充電制御スイッチ用ＦＥＴのオンにより回路を導通状態としている。
【実施例１】
【００４６】
筒状ケースに内径２．３ｍｍφ、外径３．３ｍｍφ、長さ１１．５ｍｍのセラミックス円筒体を使用し、リード導体に外径１．０ｍｍφのＳｎめつき銅線を使用し、可溶合金片に外径１．０１ｍｍφのＢｉ５２％−Ｓｎ４６％−Ｉｎ２％の合金体を使用し、フラックスにはロジンを主成分とする過熱溶融・冷却固化タイプを使用し、封止材にはエポキシ樹脂を使用した。
前記の製造方法により筒状ケースタイプ温度ヒユーズを製作し、フラックスが未固化の間にリード導体を下向きに押えて可溶合金片の中心をケース下側に偏在させ、そのリード導体とケース内底面との距離を０．３４ｍｍ以下とした。すなわち、ケース内径の約０．１５倍以下とした。
このようにして製作した温度ヒューズ１００箇を、リード導体のケース端からの長さＬをケース長さＬ’の１．３倍にし、基板の厚みを１５００μｍとし、前記可溶合金片のケース軸心に対する偏在で可溶合金片との距離が短くされた側のケース側面をＦＥＴ側面に臨ませるように、両リード導体の外端を基板の導体ランドにはんだ付けして図１に示した構成の温度ヒューズ付設構造体を１００箇製作した。
【００４７】
このようにして製作した温度ヒューズ付設構造体１００箇の正面側からの透視により測定した図１−２の（イ）の正面側最大間隔及びリード導体の傾き角ξは図６−１の（イ）に示す通りであり、その個々の試料の上面側からの透視により測定した図１−２の（ロ）のリード導体の上面側投影傾き角αは図６−１の（ロ）に示す通りである。
正面側の最大間隔ｍａｘ値０．３０ｍｍ、角度ｍａｘ値が１．４５°、最大間隔ｍｉｎ値０．０４ｍｍ、角度ｍｉｎ値０．０３°、最大間隔平均値０．１７ｍｍ、角度平均値０．３６°、最大間隔の相関係数０．２６、角度の相関係数１．４２、最大間隔の標準偏差が０．０５、角度の標準偏差が０．１９であり、上面側の最大間隔ｍａｘ値０．９５ｍｍ、角度ｍａｘ値２．４４°、最大間隔ｍｉｎ値０．３５ｍｍ、角度ｍｉｎ値０．０４°、最大間隔平均値０．６７ｍｍ、角度平均値が０．８０°、最大間隔の相関係数が０．６０、角度の相関係数が２．４１、最大間隔の標準偏差が０．０８、角度の標準偏差が０．４８である。
図６−１の（イ）における、基板に支持されたリード導体の下面からケース外面底までの距離は１７６０μｍ以下であり、ケース外面底が基板裏面とほぼ同一レベルまたは高い位置に在り、両リード導体共に基板表面に接触しており、前記Ｈが０であり、前記した剥離応力Ｆが零となってリード導体のはんだ付けを容易に行ない得、耐熱安定性も向上できた。
また、図６−１の（ロ）から明らかな通り、リード導体とケース外面との間の上面側投影角（前記α）、すなわちケース外面と過熱被保護対象物との接触界面の角度を３°以下に抑えることができ、安定に接触させることができるから、良好な安定した感温性を得ることができる。
【００４８】
前記１００箇の温度ヒューズ付設構造体に対し、０．１Ａの検知電流を通電しつつ昇温速度１℃／ｍｉｎのオイルバスに浸漬し、可溶合金片の溶断による通電遮断時のオイル温度を測定したところ、可溶合金片の融点に実質的に等しいオイル温度で溶断動作させることができた。
【００４９】
〔比較例１〕
可溶合金片にＰｂ系組成を使用し、可溶合金片の中心をケース軸心に対し積極的に偏在させる処理を施さなかったこと、基板に切り欠き部または孔を設けずに温度ヒューズの筒状ケースの大半乃至一部を切り欠き部または孔内に受容させなかったこと以外、実施例と同じにして図８に示す構成の１００箇の温度ヒューズ付設構造体を製作した。
このようにして製作した温度ヒューズ付設構造体１００箇の正面側からの透視により測定した正面側最大間隔及びリード導体の傾き角は図６−２の（イ）に示す通りであり、その個々の試料の上面側からの透視により測定したリード導体の上面側投影傾き角は図６−２の（ロ）に示す通りである。
正面側の最大間隔ｍａｘ値０．８３ｍｍ、角度ｍａｘ値が４．０３°、最大間隔ｍｉｎ値０．０８ｍｍ、角度ｍｉｎ値０．０３°、最大間隔平均値０．３６ｍｍ、角度平均値１．０８°、最大間隔の相関係数０．７５、角度の相関係数４．００、最大間隔の標準偏差が０．１１、角度の標準偏差が０．６６であり、上面側の最大間隔ｍａｘ値１．２４ｍｍ、角度ｍａｘ値５．５２°、最大間隔ｍｉｎ値０．５０ｍｍ、角度ｍｉｎ値０．１０°、最大間隔平均値０．８２ｍｍ、角度平均値が２．２４°、最大間隔の相関係数が０．７４、角度の相関係数が５．４２、最大間隔の標準偏差が０．１５、角度の標準偏差が１．１８である。
これら図６−２の（イ）及び（ロ）の測定結果から明らかなように、リード導体とケース内底面、従ってリード導体と基板との間の正面側投影間隔、リード導体の正面側投影傾き角、リード導体の上面側投影傾き角等のバラツキが大きく、リード導体のはんだ付けが至難であるもの、ケースの過熱被保護対象物との接触不良のものが多数生じた。
【００５０】
図６−２の（イ）と（ロ）における点線枠内のものは、リード導体の正面側投影傾き角、リード導体の上面側投影傾き角がほぼ０°でリード導体とケース内底面との間隔が０．１〜０．２ｍｍと小であり、リード導体のはんだ付けが容易であり、ケースの過熱被保護対象物との接触間隙も小さくできたが、オイル浸漬試験による動作温度が可溶合金の融点よりも３〜７℃高くなるものが生じ、バラツキが大きくかった。その理由は、溶融合金がケース内面に接触し、ケース内面と溶融合金との界面張力、ケース内面の表面張力が溶融合金のリード導体への濡れ拡がりに抵抗して温度ヒューズの動作性能が低下されたためと推定できる。
【００５１】
前記実施例と比較例との対比から明らかな通り、可溶合金片の中心をケース軸心に対し積極的に偏在させるか、消極的な偏在かにより顕著な効果の差異が生じるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１−１】本発明に係る温度ヒューズ付設構造の一実施例を示す図面である。
【図１−２】図１−１の（イ）及び（ロ）の左側部分の拡大図である。
【図１−３】図１−１の（ホ）の右側部分の拡大図である。
【図２】本発明に係る温度ヒューズ付設構造の温度ヒューズにおけるリード導体と可溶合金片との接続部の異なる例を示す図面である。
【図３】本発明に係る温度ヒューズ付設構造の温度ヒューズの一例の要部を示す図面である。
【図４】本発明に係る温度ヒューズ付設構造の温度ヒューズのケースの異なる例を示す図面である。
【図５】本発明に係る温度ヒューズ付設構造が使用される電池パックの保護回路基板の一例を示す図面である。
【図６−１】本発明に係る温度ヒューズ付設構造の実施例品におけるリード導体の傾き状態を示す図面である。
【図６−２】温度ヒューズ付設構造の比較例品におけるリード導体の傾き状態を示す図面である。
【図７】従来の温度ヒューズを示す図面である。
【図８】従来の温度ヒューズ付設構造を示す図面である。
【図９】温度ヒューズ付設構造のリード導体をはんだ付けする際の力学的状態を示す図面である。
【符号の説明】
【００５３】
ａ１          過熱被保護対象物
ａ２          基板
Ａ            切欠き部
Ｂ            温度ヒューズ
１            リード導体
２            可溶合金片
３            フラックス
４            筒状ケース
５            封止部
α            リード導体の上面投影傾斜角
ξ            リード導体の正面投影傾斜角
【図１−１】
2005353293.tif 000003
【図１−２】
2005353293.tif 000004
【図１−３】
2005353293.tif 000005
【図２】
2005353293.tif 000006
【図３】
2005353293.tif 000007
【図４】
2005353293.tif 000008
【図５】
2005353293.tif 000009
【図６−１】
2005353293.tif 000010
【図６−２】
2005353293.tif 000011
【図７】
2005353293.tif 000012
【図８】
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【図９】
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